PDF《D的 自适应温 度控制 器》

岛斌基于 F u z z y ― P I D的自适应温度控制器 A Ad a p t i v e Te mp e r a t u r e Co n t r o l l e r Ba s e d o n F u z z y - PI D 黄石 高等专科学校 ( 湖北黄石

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0 3 ) 刘 国光 [ 摘要] 本 文介绍 了基 于F u z z y― P I D 自适应温度控制器的工作原理.

系统首先根据有 关参数选择 F u z z y 或者 P I D控制策略 , 同时利 用组合遗传算法来优化 P I D的三个参数 K , K l , K D .结果表 明此算法比现有许 多优化算法有效 . [ 关键词]模糊控制 遗传算法 自适应控制 Ab s t r a c t : T h e p r i n c i p l e o f a a d a p t i v e c o n t r o l l e r b a s e d o n F u z z y ― P I D i s i n t r o d u c e d . Th e s y s t e m f i r s t l y s e l e c t s F uz z y or PI D c o n t ro l s t ra t e g y by t he p a r a m e t e r s .Thr e e p a r a me t e r s KF , KI , Ko o f t h e PI D c o nt r ol l e r a r e op t i mi z e d b y us i n g t h e c o mbi n e g e n e t i c a l g o r it h m . Th e r e s u l t p r o ve d t h a t t h e a l g o r it h m i s m o r e po we r f ul t h a n ma ny e xi s t i ng o p t i m i z a t i o n a l g o r it h m s . Ke y wo r d s : F u z z y c o n t r o l Ge n e t i c a l g o r i t h m Ad ap t i v e c o n t r o l

1 引言 温控系统广泛应用 于热处理 炉 、窑炉 、电烤 箱等 设备 . 这些设备只是测温部分和加温部分有所不 同, 对 温度控制 的工艺要求基本上是相 同的 ,即要求被 控对 象 的温度在允许 的过渡过程后 以规定 的精度 收敛 于温 度给定值 ,并在一段时 间内保持不变 .温控 系统本 身 为一个 大滞后 系统 ,对象参数 变化大 ,要建立精 确的 数学模型较 为困难 . 系统在恒温阶段 ,有 以下特点 : (

1 )超调量大 ,振荡周期长 . 由于被控对象 的滞后 作用 ,实际温度在到达设定 的恒温值后 ,总量产生较大 的超调 ,在经过多次振荡 过程后 ,才可能趋于稳定 . ( 2)极易产生积分饱 和. 由于滞后作用 而产生 的振荡 ,极 易使 积分产生饱 和 ,且 因此而产生 的振荡过程更为强烈 . (

3 )对于干扰较敏感 . 《 中国仪器仪表》2

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2 .

5 若某时刻测量 出的实 际温度值有较 大误差时 ,即使采用微 分项 ,也会因此 比例控制作用而使控制前产 生较大的波动 ,对高精 度恒温控制而言 ,其危害作用 是非 常明显的 . 鉴于上述分析 ,应 根据偏差 e和偏差变化率 e c确定当前控制周期 的控制策略. ￡ 是 预先设定 的相对于设定温度值 的偏 差,o 是预先设定偏差变化率 .当e≤￡ 且ec≤o 时,实际温度与设 定温度 的差值较小 , 且偏差变化率较小时 , 应采用 P I D 控制 .否则 ,应采用 F u z z y控制 . 模糊控 制在大偏 差时能迅速减小偏差有极好 的控 制特性 ,但无法解决调节终 了的系统稳态偏差 ,即在 小偏差范围内将会在平衡点附近小幅振动. 采用 F u z z y ― P I D复合控制 ,在小偏差时转化成 P I D 控制.这样就获得 比纯 P I D控制 的动态响应更小的超 调量.而PID控制效果则取决于 K , K , K . 三个参数 的 选择 ,本系统优化 P I D的三个参数 K , K , K . 时则采用 组合遗传算法.

1 9 维普资讯 http://www.cqvip.com 添岛娥2系统控 制器 结构 本系统控制器结构如图

1 所示. 图1Fuzzy―PID控制 系统 结构框图

3 组 合遗传 算法 用标准 的遗传算法( S G A , S i m p l e G e n e t i c A l g o r i t h m s ) 能很快达到最优解 的90%~